Shkencëtarët zbulojnë “një mënyrë krejtësisht të re të projektimit të një sistemi nervor”

Oktapodët nuk janë si njerëzit – ata janë jovertebrorë me tetë krahë dhe janë më të lidhur me molusqet dhe kërmijtë. Pavarësisht kësaj, ata kanë evoluar sisteme nervore komplekse me po aq neurone sa në trurin e qenve, duke i lejuar ata të shfaqin një gamë të gjerë sjelljesh komplekse.

Kjo i bën ata një temë interesante për studiuesit si Melina Hale, Ph.D., William Rainey Harper Profesor i Biologjisë Organizative dhe Zëvendës Provost në Universitetin e Çikagos, të cilët duan të kuptojnë se si strukturat alternative të sistemit nervor mund të kryejnë të njëjtat funksione si ato në njerëzit, të tilla si ndijimi i lëvizjes së gjymtyrëve dhe kontrolli i lëvizjes.

Në një studim të fundit të botuar në Current Biology, Hale dhe kolegët e saj zbuluan një veçori të re dhe befasuese të sistemit nervor të oktapodit: një strukturë që lejon kordat nervore intramuskulare (INCs), të cilat ndihmojnë oktapodin të ndiejë lëvizjen e krahut të tij, të lidhin krahët. anët e kundërta të kafshës.

Zbulimi befasues ofron njohuri të reja se si speciet jovertebrore kanë evoluar në mënyrë të pavarur sisteme komplekse nervore. Mund të ofrojë gjithashtu frymëzim për inxhinierinë robotike, siç janë pajisjet e reja autonome nënujore.

“Në laboratorin tim, ne studiojmë mekanosensimin dhe proprioceptimin – si ndihet lëvizja dhe pozicionimi i gjymtyrëve,” tha Hale. “Këto INC janë menduar prej kohësh të jenë proprioceptive, kështu që ato ishin një objektiv interesant për të ndihmuar në përgjigjen e llojeve të pyetjeve që po bën laboratori ynë. Deri më tani, nuk është bërë shumë punë për to, por eksperimentet e kaluara kishin treguar se ato janë të rëndësishme për kontrollin e krahut.

Falë mbështetjes për kërkimin e cefalopodëve të ofruar nga Laboratori Biologjik Detar, Hale dhe ekipi i saj ishin në gjendje të përdornin oktapodë të rinj për studimin, të cilët ishin mjaft të vegjël për t’i lejuar studiuesit të imazhojnë bazën e të tetë krahëve menjëherë. Kjo i lejon ekipit të gjurmojë INC-të përmes indeve për të përcaktuar rrugën e tyre.

“Këta oktapodë ishin rreth madhësisë së një nikeli ose ndoshta një çerek, kështu që ishte një proces për të ngjitur ekzemplarët në orientimin e duhur dhe për të marrë këndin e duhur gjatë seksionit [për imazhe],” tha Adam Kuuspalu, një Hulumtues i Lartë. Analist në UChicago dhe autori kryesor i studimit.

Fillimisht, ekipi po studionte kordat nervore boshtore më të mëdha në krahë, por filloi të vërejë se INC-të nuk ndaleshin në bazën e krahut, por përkundrazi vazhduan jashtë krahut dhe në trupin e kafshës. Duke kuptuar se ishte bërë pak punë për të eksploruar anatominë e INC-ve, ata filluan të gjurmonin nervat, duke pritur që ata të formonin një unazë në trupin e oktapodit, të ngjashëm me kordat nervore boshtore.

Nëpërmjet imazhit, ekipi përcaktoi se përveç drejtimit të gjatësisë së secilit krah, të paktën dy nga katër INC-të shtrihen në trupin e oktapodit, ku anashkalojnë dy krahët ngjitur dhe bashkohen me INC të krahut të tretë. Ky model do të thotë që të gjithë krahët janë të lidhur në mënyrë simetrike.

Megjithatë, ishte sfiduese për të përcaktuar se si modeli do të qëndronte në të tetë krahët. “Ndërsa po fotografonim, e kuptuam se ata nuk po mblidheshin të gjithë ashtu siç prisnim, të gjithë duken se po shkonin në drejtime të ndryshme dhe ne po përpiqeshim të kuptonim se si nëse modeli qëndronte për të gjithë krahët, si do të ishte kjo punë?” tha Hale. “Unë madje nxora një nga lodrat e atyre fëmijëve – një Spirograf – për të luajtur me atë se si do të dukej, si do të lidhej gjithçka në fund. U deshën shumë imazhe dhe lojëra me vizatime, ndërkohë që ne rrëmbenim trurin tonë për atë që mund të ndodhte përpara se të bëhej e qartë se si përshtaten të gjitha së bashku.”

Rezultatet nuk ishin aspak ato që kërkuesit prisnin të gjenin.

“Ne mendojmë se ky është një dizajn i ri për një sistem nervor të bazuar në gjymtyrë,” tha Hale. “Ne nuk kemi parë diçka të tillë në kafshë të tjera.”

Studiuesit nuk e dinë ende se çfarë funksioni mund të shërbejë ky dizajn anatomik, por ata kanë disa ide.

“Disa gazeta të vjetra kanë ndarë njohuri interesante,” tha Hale. “Një studim nga vitet 1950 tregoi se kur manipuloni një krah në njërën anë të oktapodit me zona të trurit të dëmtuara, do të shihni se krahët reagojnë në anën tjetër. Pra, mund të ndodhë që këto nerva të lejojnë kontrollin e decentralizuar të një reagimi ose sjelljeje refleksive. Thënë kështu, ne shohim gjithashtu se fibrat dalin nga kordonët nervorë në muskuj përgjatë traktit të tyre, kështu që ato mund të lejojnë gjithashtu një vazhdimësi të reagimeve proprioceptive dhe kontrollit motorik përgjatë gjatësisë së tyre.

Ekipi aktualisht po kryen eksperimente për të parë nëse ata mund të fitojnë njohuri për këtë pyetje duke analizuar fiziologjinë e INC-ve dhe paraqitjen e tyre unike. Ata po studiojnë gjithashtu sistemet nervore të cefalopodëve të tjerë, duke përfshirë kallamarët dhe sepjet, për të parë nëse ndajnë anatominë e ngjashme.

Në fund të fundit, Hale beson se përveç ndriçimit të mënyrave të papritura që një specie jovertebrore mund të projektojë një sistem nervor, të kuptuarit e këtyre sistemeve mund të ndihmojë në zhvillimin e teknologjive të reja të inxhinieruara, siç janë robotët.

“Oktapodët mund të jenë një frymëzim biologjik për hartimin e pajisjeve autonome nënujore”, tha Hale. “Mendoni për krahët e tyre – ata mund të përkulen kudo, jo vetëm në nyje. Ata mund të përdredhin, zgjasin krahët dhe të operojnë thithësit e tyre, të gjitha në mënyrë të pavarur. Funksioni i një krahu oktapod është shumë më i sofistikuar se i yni, kështu që të kuptuarit se si oktapodët integrojnë informacionin ndijor-motor dhe kontrollin e lëvizjes mund të mbështesë zhvillimin e teknologjive të reja.